tổng quan về quá trình thiết bị và truyền khối

Nội dung chính:Chương 1: Kiến thức cơ bản. Chương 2: Hấp thụ. Chương 3: Chưng cất. Chương 4: Trích ly Chương 5: Hấp phụ Chương 6: Sấy vật liệu Chương 1: Kiến thức cơ bản. Chương 2: Hấp thụ. Chương 3: Chưng cất. Chương 4: Trích ly Chương 5: Hấp phụ Chương 6: Sấy vật liệu Chương 1: Kiến thức cơ bản. Chương 2: Hấp thụ. Chương 3: Chưng cất. Chương 4: Trích ly Chương 5: Hấp phụ Chương 6: Sấy vật liệu Chương 1: Kiến thức cơ bản. Chương 2: Hấp thụ. Chương 3: Chưng cất. Chương 4: Trích ly Chương 5: Hấp phụ Chương 6: Sấy vật liệu Chương 1: Kiến thức cơ bản. Chương 2: Hấp thụ. Chương 3: Chưng cất. Chương 4: Trích ly Chương 5: Hấp phụ Chương 6: Sấy vật liệu

Quá trình & thiết bị truyền khối

 Lý thuyết+ bài tập: 45 tiết

Hình thức kiểm tra: tự luận

Tài liệu tham khảo

Tài liệu tham khảo

Tươi, Trần Xoa – Cơ sở quá trình và thiết bị công nghệ hóa học Tập 2 – NXB đại học và trung học chuyên nghiệp, Hà Nội 1974

• Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa học Tập 2 – NXB khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1992

Tài liệu tham khảo

công nghệ hóa học tập 10 – Ví dụ và bài tập – Trường đại học Bách Khoa

TP Hồ Chí Minh, 2001

• R.E.Treybal – Mass transfer operations – Mc Graw Hill, 1996

Nội dung chương trình

Chương 1: kiến thức cơ bản

• Phương pháp tính thiết bị truyền khối

Định nghĩa và phân loại

• Quá trình truyền khối là quá trình di chuyển vật chất giữa 2 pha, khi 2 pha tiếp xúc trực tiếp với nhau

• Quá trình truyền khối còn gọi quá trình khuếch tán

Định nghĩa và phân loại

Định nghĩa và phân loại

• Kết tinh: tách chất rắn trong dung dịch, lỏng → rắn

• Sấy: tách nước ra khỏi vật liệu ẩm Rắn, lỏng → khí

• Trao đổi ion: trao đổi các nhóm ion linh động với ion trong dung dịch

Biểu diễn thành phần pha.

• Thành phần mol (phần mol): tỷ số giữa mol cấu tử A trên tổng mol hỗn hợp

Ký hiệu: xA (kmolA/kmol hỗn hợp)

• Thành phần phần khối lượng: tỷ số khối lượng cấu tử A trên tổng khối lượng của hỗn hợp

Ký hiệu:

Biểu diễn thành phần pha.

• Thành phần tỷ số mol: tỷ số giữa mol cấu tử A trên số mol cấu tử B

Ký hiệu: XA (kmolA/kmolB)

• Thành phần tỷ số khối lượng: tỷ số giữa khối lượng cấu tử A trên khối lượng cấu tử B

Ký hiệu:

Biểu diễn thành phần pha.

• Nồng độ mol: tỷ số giữa mol cấu tử A trên tổng thể tích của hỗn hợp

• Nồng độ khối lượng: tỷ số giữa khối lượng cấu tử A trên tổng thể tích hỗn hợp

Ký hiệu:

Biểu diễn thành phần pha.

• Ngoài ra đối với hỗn hợp khí, trên cơ sở định luật Clapeyron và Dalton, phần mol bằng phần thể tích, hoặc phần áp suất

Biểu diễn thành phần pha.

Phần khối lượng

Phần mol

Tỷ số khối lượng

Biểu diễn thành phần pha.

Tỷ số mol

Nồng độ mol

Nồng độ khối

lượng

Biểu diễn thành phần pha.

• L,G: suất lượng mol pha lỏng, hơi (kmol/h)

• : suất lượng khối lượng pha lỏng, hơi (kg/h)

• Vx, Vy: suất lượng thể tích pha lỏng, hơi (m3/h).

• PA: áp suất hơi riêng phần cấu tử A trong pha khí.

• P: áp suất tổng cộng của hệ

Cân bằng pha – khuếch tán

 Quá trình khuếch tán: thuận nghịch

Cân bằng pha – khuếch tán

 Cân bằng động : thuận = nghịch

Cân bằng pha – khuếch tán

• Tại điều kiện t,P xác định, tồn tại mối quan hệ cân bằng giữa nồng độ cấu

tử hai pha, và được biểu diễn bởi đường cân bằng

• Chưa đạt cân bằng: xảy ra khuếch tán Nếu có đủ thời gian → đạt cân bằng

Cân bằng pha – khuếch tán

trên dung dịch tỷ lệ với phần mol (x) của chất tan trong dung dịch:

p*A = H.xA

• H: hằng số Henry, có đơn vị của áp suất

• H tăng khi nhiệt độ tăng

Cân bằng pha – khuếch tán

• Định luật Raoult: áp suất riêng phần (p) của một cấu tử trên dung dịch bằng áp suất hơi bão hòa cấu tử đó (ở cùng nhiệt độ) nhân với phần mol (x) của cấu tử đó trong dung dịch

p*A = PbhA.xA

Cân bằng pha – khuếch tán

• Khi quá trình đạt cân bằng: ycb = y*

CÂN BẰNG VÂâT LIÊâU

- Xét 1 nguyên tố bề mặt dF: GxdX = -GdY

- Xét trên toàn bộ bề mặt dF: Gx(Xc-Xđ) = Gy(Yđ-Yc)

- Xét ở tiết diện bất kỳ: Gx(X-Xđ) = Gy(Y-Yc)

Suy ra :

Trong đó:

- Gx,Gy: lưu lượng pha x và pha y

- Yđ, Yc, Y : nồng độ mol tương ứng trong pha y

- Xđ, Xc ,X: nồng độ mol tương ứng trong pha x

Y=AX+B Phương trình đường nồng độ làm việc là PT đường thẳng

Động lực Khuếch tán

• Động lực QTTK giữa hai pha là hiệu số giữa nồng độ làm việc (hiện tại)

và nồng độ cân bằng ở trong cùng một pha

• Nếu y > y* → Δy = y – y*

↔ Δx = x* – x

• Vật chất di chuyển từ pha y sang pha x, hay vật chất di chuyển từ pha khí sang pha lỏng

Động lực Khuếch tán

• Khi đó: đường làm việc nằm dưới đường cân bằng

yy*

Δy

Δx

Đường làm việcĐường cân bằng

y* = f(x)

Phương trình truyền khối

• Vận tốc của quá trình nào cũng tỷ lệ với động lực và tỷ lệ nghịch với trở lực Phương trình truyền khối:

G = kx.F.Δxtb.τ = ky.F.Δytb.τ

• kx,ky: hệ số truyền khối tính theo nồng độ pha x, pha y

• τ: thời gian truyền khối

Phương trình truyền khối

- Trong đó: βx, βy là hêâ số cấp chất trong pha x và pha y (m/h); xác định bằng phương trình thực nghiêâm

- m: là hêâ số góc đường cần bằng

•

Động lực trung bình quá trình truyền khối

• Giả thiết: vật chất di chuyển từ pha y sang pha x

H(m)

Động lực trung bình quá trình truyền khối

• Động lực trung bình tính cho pha y

• Động lực trung bình tính cho pha x

Phương pháp tính TBTK

• Tính chiều cao tháp đệm:

• Mặt khác: F = σ.H.f , m2

• Trong đó: σ: bề mặt riêng của đệm, m2/m3

f : tiết diện ngang của thiết bị, m2

Phương pháp tính TBTK

• Tính chiều cao: số bậc thay đổi nồng độ.

• Số bậc thay đổi nồng độ: số đĩa lý thuyết → được xác định bằng phương pháp đồ thị

• Xác định số đĩa thực tế:

• η : hệ số hiệu chỉnh(hiệu số ngăn), 0,2 – 0,9

Không khí ở áp suất 1.01 atm chứa 14% (thể tích) acetylen (C2H2) và nước chứa actylen

hòa tan với nồng độ (0.29).10-3 kg/kg nước được tiếp xúc ở 250C Xác định:

Động lực của quá trình truyền khối tại thời điểm ban đầu theo pha hơi (theo tỷ số mol) Nồng độ cân bằng acetylen trong pha lỏng và pha khí được xác định theo định luật Henry Cho H=1.33x103 atm

BÀI TÂÂP 1